đánh giá tính chất khoai lang tím nhật và bước đầu thăm dò lên men rượu từ khoai lang tím nhật

Và bước đầu lên men tạo sản phẩm rượu khoai lang tím có tác dụng tốt cho sức khỏe của con người nhờ khả năng khang oxy hoa cua anthocyanin.. Với mục đích tạo sản phẩm giàu anthocyanin ch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRUONG DAI HOC CAN THO

KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP DAI HOC

DANH GIA TINH CHAT KHOAI LANG TIM NHAT VA BUOC DAU THAM DO LEN MEN RƯỢU TỪ KHOAI LANG TÍM NHẬT

CNKH Vuong Ngọc Chính Lê Đoàn Ái Minh

Kỹ sư Lương Huỳnh Vũ Thanh MSSV: 2072183

Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 33

Trường Đại học Cần thơ Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Khoa Công Nghệ Độc lập — Tự do — Hạnh phúc

Bộ môn Công Nghệ Hóa Học -— -

Lương Huỳnh Vũ Thanh

2 Tên đề tài: “Đánh giá tính chất khoai lang tím Nhật và bước đầu thăm dò lên

men rượu từ khoai lang tim Nhat”

3 Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm hóa hữu cơ, bộ môn Công nghệ Hóa học, khoa Công nghệ, trường Đại học Cần Thơ

4 Số lượng sinh viên thực hiện: 01 sinh viên

5 Họ và tên sinh viên: Lê Đoàn Ái Minh MSSYV: 20 72183

Lớp: công nghệ hóa học Khóa 33

6 Mục tiêu đề tài

Đánh giá tính chất của khoai lang tím Nhật được trồng Đà Lạt và Vĩnh Long

Và bước đầu lên men tạo sản phẩm rượu khoai lang tím có tác dụng tốt cho sức khỏe của con người nhờ khả năng khang oxy hoa cua anthocyanin

7 Các nội dung chính của đề tài

Đánh giá lựa chọn nguồn nguyên liệu khoai lang tím Nhật được trồng ở hai

vùng khác nhau

Khảo sát quá trình lên men rượu khoai lang tím Nhật

Loại men thích hợp

Tỉ lệ men so với xôi khoai quy khô (g/g) thích hợp

Tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy khô (ml/g) thích hợp Thời gian lên men thích hợp

e_ Đánh giá sản phẩm rượu khoai lang tím Nhật

8 Yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: hóa chất và thiết bị

9 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 500000 đồng

DUYỆT CỦA CÁN BỘ CƠ SỞ DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

LOI CAM ON

Bắt tay vào nghiên cứu một vấn đề thực sự là một công việc không dễ dàng Luận văn tốt nghiệp đại học không những là một sự tổng kết những kiến thức trong bốn năm học mà còn là một công trình rất có ý nghĩa, tạo điều kiện cho sinh viên làm việc khoa học Ba tháng thực hiện luận văn đã giúp tôi rèn luyện khả năng làm việc một cách độc lập, học cách tiếp cận những vẫn đề mới, giúp tôi có điều kiện tiếp xúc, điều khiển trực tiếp các thiết bị - điều mà một kỹ sư Công nghệ Hoá cần biết, giúp tôi trưởng thành hơn trong vai trò của một kỹ sư Công nghệ Hoá tương lai Để có được kết quả đó là nhờ công ơn của biết bao người thân bên cạnh

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Lương Huỳnh Vủ Thanh là người đã trực tiếp hướng đẫn và tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi cũng xin gửi lời biết ơn chân thành đến cô Vương Ngọc Chính đã rất nhiệt tình giải đáp những thắc mắc, giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn

Cùng với các bạn sinh viên nhóm luận văn, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô-bộ môn công nghệ hóa, đã tạo điều kiện vật chất và tỉnh thần cho tôi hoàn thành luận văn

Cùng với toàn thể sinh viên lớp Công Nghệ Hóa học khóa 33, xin gửi lời biết

ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô Trường Đại học Cần Thơ, quý thầy cô Bộ môn Công Nghệ Hoá học, Khoa Công Nghệ đã nhiệt tình giảng dạy, chỉ bảo những kiến

thức cơ sở, chuyên ngành bổ ích phục vụ cho công tác luận văn

Cảm ơn gia đình và những người thân yêu nhất đã luôn là chỗ dựa vững chắc,

là nguồn động lực cho tôi vững bước

Cũng với lời cảm ơn chân thành và thân ái xin gửi về các bạn sinh viên trong tập thể Công Nghệ Hoá K33, những người bạn luôn luôn sẵn sàng chia sẻ, giúp đỡ tôi trong mọi lúc

Dù rất cố gắng nhưng trong luận văn cũng không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong quý thây cô chỉ dẫn thêm

Cần Thơ, ngày 15 tháng 04 năm 2011

Lê Đoàn Ái Minh

LỜI MỞ ĐẦU

Rượu là sản phẩm lên men có truyền thống lâu đời, nó là thức uống quen

thuộc không chỉ của người Việt Nam mà của tất cả mọi người trên thế giới Uống

một lượng rượu thích hợp, giúp tăng cường khả năng tiết dịch vị, giúp ăn ngon miệng và dể tiêu hóa Rượu được dùng trong các bữa tiệc từ sang trọng đến don giản hay chỉ là buổi hợp mặt thông thường Theo xu hướng mới của thế giới, rượu

không chỉ chú trọng ở độ cồn mà còn lưu ý nhiều đến màu sắc và lợi ích của sản

phẩm rượu mang lại Dòng rượu vang ngày nay khá phố biến như rượu mận, rượu

sơ ri, rượu mơ chuối, và sản phẩm mới là rượu dừa Trong đó dòng rượu nho nổi tiếng từ lâu đời không chỉ bởi hương vị đặc trưng của nho mà còn lợi ích mà quả

nho đem lại Vỏ quả nho giàu tanin và anthocyanin có tác dụng kháng khuẩn, chống

lảo hóa, ngăn ngừa ung thư đường ruột

Theo xu hướng này, chúng tôi thực hiện đẻ tài “Khảo sát tính chất khoai lang tím Nhật và bước đầu lên men rượu khoai lang tím Nhật”

Khoai lang tím Nhật có màu sắc tím đẹp tự nhiên của anthocyanm Bên cạnh

đó anthocyanin có tính kháng oxy hóa cao, ngừa ung thư ruột hiệu quả Với mục đích tạo sản phẩm giàu anthocyanin chúng tôi thực hiện đề tài này với các nội dung chính

Đánh giá nguyên liệu khoai lang tím Nhật được trồng ở hai vùng khác nhau

Đà Lạt và Vĩnh Long thông qua

Đánh giá cảm quan bột và xôi khoai khoa1 lang tím Nhật

Đánh giá chỉ tiêu lý hóa của khoai lang tím Nhật thông qua giản đỗ RVU

Đánh giá thông qua khả năng kháng oxy hóa của khoai lang tím Nhật

Đánh giá khả năng lên men của khoal lang tím Nhật

Và đồng thời khảo sát quá trình lên men của xôi khoai tím Nhật

Khảo sát loại men thích hợp

Khảo sát tỉ lỆ men so với xôi khoai quy khô (g/g) thích hợp cho quá trình lên men

Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy khô (ml/ø) và thời gian lên men đến quá trình lên men

Bước đầu đánh giá sản phẩm rượu khoai lang tím Nhật

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1 Téng quan vé khoai lang tim . - + 2= SE +E+E+EE£E£EEEE£EeEEEEEECErEerereerered 1 1.1.1 Gidi thigu chung vé khoai lang tim oo ceccssescsscsesessesesetseestseesees 1

1.1.2 Các công trình nghiên cứu về khoai lang tím .-.- 25-55 5252 cs+ss+cxet 4

1.2 Tổng quan về tỉnh Đột . + °+%+s+E+EEE+EEEE x11 1711151115128 re 4

1.2.1 Giới thiệu về tỉnh bột . -5+-55+2ctetcrtttrkttErrttrrtrrrtrrirrrrrrrrrirrrriee 6 1.2.2 Tính chất của tỉnh bột -©5+22xt+EYxtEEExtEEkrrEkkrrrkrtrrkrrrrrrrrrrrrreree 5

1.2.2.1 Tính chất vật lý -.- + 5< Se S3 E1 EH S3 113 111111111115 11 11512118 re 6

1.2.2.2 Tính chất hóa học đặc trưng của tỉnh bột - - - 55s SxS+Sssssssssske 9 1.3 Tổng quan về anthocyaniin - - 2s +s+s+EE+EE+EEESEEEEEECEEEEEECEEEEreerkrree 10 1.3.1 Giới thiệu về anthocyanin 2= + +s+s+ + S+EEESEEEEEECEEEEEECkErkrkerkrkee 10 1.3.2 Các yếu tố hưởng đến độ bền màu của anthocyanin - 2s 2-52: 12 1.3.3 Ứng dụng của anthocyanin - ¿2 + se s+s set E*SxExeEEE k1 E1 21 cervee 13 1.4 Tổng quan VỀ TưỢU - - 2 kẻ SE SEEESEEEkE SE E 1371111111111 c1 re rkee 14

1.4.1 Giới thiệu chung về enzyme amyl]ase . . 2 25252 cx+E£zzcvsrxersrred 14

1.4.2 Khái quát quá trình lên men TưỢU - 55 23+ SE eeeserseeeses 16 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của enzyme - 17

1.4.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ đường +2 + +s+E+E£++k£kzExrkeEerkreerereee 17 1.4.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzy1me - 2 - 2 k+k+E+E+E+E£EeEEkeErkrkererkee 17

1.4.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt đỘ - 2-5-2 + SE SE9EE+E9EEEEEEEEEEEkEEvEerkrrerreee 17 1.4.3.4 Ảnh hưởng của plH - 2 2< +s+t+Ex+ES SE SE 1151111111512 cxe 18

1.4.3.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa . - - 2k +E+ESEEEEeEEkeErkrkererkee 18 1.4.3.6 Ảnh hưởng của các chất kiềm hãm 2 22 SE +E£E#EE+E+EczE£ezrereee 18 1.4.4 Nằm mốc và nắm men trong men ¿- +5 2s £+E££k#Ez£k£E*£Ez£xSzcsee 19

1.4.5 Một số quá trình lên men từ các nguồn nguyên liệu khác . . 20

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục đích và nội dung nghiên CỨUu - 5 2c 5113321111588 1185151115 cr.s 25 s88 ¡0ì 5 ¡v0 l1 II 25

2.1.2 NGi dung nghién CU 25

2.2 Địa điểm, nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu . -‹ - 26

Xã? in 26

2.2.2 NQUyEm LGU 26

x§ 1o nh 26

2.2.4 Dụng cụ nghiÊn CỨU - G 5< S11 HH TH TH TH ng 26 2.3 Chuẩn bị và đánh giá nguyên liệu + 2-2 + EEeEEEEEtEEEExckeEcrkreererree 26 2.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu đầu ¿+ + ©5+ 6+ SxEEEEE SE E3 1111111 rkrreo 26 S9 0020601, 000 0n 28

2.3.2.1 Đánh giá cảm quan nguyên liỆU (55 2 c1 11 3£ 55555 res 28 2.3.3.2 Đánh giá chỉ tiêu lý hóa của nguyên liệu thông qua giản đồ RVU 28

2.3.3.3 Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của cao chiết từ khoai lang 30

2.3.3.5 Đánh giá nguyên liệu qua quá trình lên men . - - «55+ +<<<s<<<<s 38 2.4 Khảo sát quá trình lÊn men À - << 5+ +4 S9 S11 TH ng vn 39 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của sản phẩm men đến chất lượng rượu .- 40 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men so với xôi khoai quy khô (g/g) đến chất

2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy khô (ml/g) và thời gian lên men đến chất lượng rượu + 2- ° +s+£z£E++e+k£EzEx+x+rerxreerereee 41 2.5 Đánh giá sản phẩm rượu khoai lang tím Nhật . 5-5 + s+kes+£szscxd 42

CHUONG III KET QUA VA BAN LUAN

3.1 Chuan bi va dénh gid nguyén LGU cece eccsececsscsesescseesesesssacsesssensesenesees 45 3.1.1 Chuan bi nguyén lidu dau ccc eccccecccescssesseseestesesseseescesessesesseseeseesteeee 46 3.1.2 Đánh giá nguyên lIỆU - - GÀ G1191 HH HH 46

3.1.2.1 Đánh giá cảm quan nguyên liỆu - - 55 2 <1 11 132553555 rrs 47 3.1.2.2 Đánh giá chỉ tiêu lý hóa của nguyên liệu thông qua giản đồ RVU 47

3.1.2.3 Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của cao chiết từ khoai lang 49

3.1.2.4 Đánh giá nguyên liệu qua quá trình lên mein 55 55+ <s+s<2 49

3.2 Khảo sát quá trình lên men - - << S4 S11 1 S11 1 1H HH ng 57

3.2.1 Khảo sát ảnh hướng của sản phẩm men đến chất lượng rượu 57 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ men so với xôi khoai quy khô (g/g) đến chất

3.2.3 Khao sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy kh6 (ml/g) va

thời gian lên men đến chất lượng rượu . + ¿+ + Sx+E£+t*+xEkeEererkerkrerred 61

3.4 Đánh giá sản phẩm rượu khoai lang tím Nhật . 22s se vzreersred 66

CHUONG IV KET LUAN VA KIEN NGHI

"ca na 69

4.2 Định hướng nghiên cứu tiếp theo -¿- +5 2© SE£ESEEEEEEEEEEEExEEx re, 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Đề cương chi tiết

DANH MUC BANG

Bảng 1.1 Sản lượng khoai lang trên thế giới năm 2009 .2 5-2552 55252 3

Bảng 1.2 Thành phần hóa học trung bình của khoai lang ‹ 22-555: 4 Bang 1.4 Thanh phan hóa học trung bình của khoai lang 2525552552 5

Bảng 1.5 Thành phần hóa học của tế bào nắm men - 2-2 2s +Ez+E£Eezxcxe£ 20

Bảng 3.1 Kết quá đánh giá cảm quan hai loại khoai lang . 25-55 55¿ 47

Bảng 3.2 Kết quả phân tích sơ bộ hóa thực vật . - 2 2+2 z+s+zszxresrereee 51

Bảng 3.3 Kết quá kiểm tra DPPH ở nồng độ 1mg/ml 2-5525 55552 53 Bảng 3.4 Kết quá của quá trình lên men hai loại khoai lang . . - 55

Bang 3.5 Két qua chon loai men o.c.eceeccccccssessssesesecscssssesessesesscsesecessesacstsesansessssnsssass 57

Bang 3.6 Két qua khao sat ti 16 men w ceceecesccscssessessessessessesessessessesessesscsssseesessesseees 59

Bang 3.7 Kết quả khảo sát tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy khô sau một ngày CHAN NUCC 00001007087 61 Bảng 3.8 Kết quả khảo sát tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy khô sau hai ngày 3010800100007 61

Bảng 3.9 Kết quá khảo sát tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy khô sau ba ngảy 9i1085)10 S011 62

Bảng 3.10 Kết quả khảo sát tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy khô sau bốn ngày J8 63 Bang 3.11 Kết quả đánh giá sản phẩm - 2 + S6 SE EEEEEEeEEkeErkrkerk kg 67 Bang 3.12 Két qua danh gid cm quatt c.c.cccesesesscsscsesessssesessesessvsesevststesesesseeseeaes 67

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Khoai lang tím và món ăn từ khoal) lang - - «5< «sex sesxz 1

Hinh 1.2: Cau tric cla Amylose c.csccsccccsccsesesesssssescssesessessescssescsscsssssssesesseseesssseseees 5

Hinh 1.3: Cau trac cla amylopectinn c.ccccccesccscssessessessessessesessessesssssssessesssseseeseesteees 6

Hinh 1.4: Su truong no cia tinh DOt 7

Hình 1.5: Phản ứng thủy phân của tính bột -Ă- <5 5S S1 ng, 9

Hình 1.6: Quá trình cắt mạch tỉnh bộtt - - + S+E SE SEeEEE£Evxvxcvgrerevs 9 Hình 1.7: Câu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin - 2-5 s szsszs+sse 10 Hình 1.8: Bang 6 nhóm anthocyanin phé bién trong tự nhiên - - 55+: 11 Hình 1.9: Cấu trúc chuyển hóa của anthocyanin (cyanindin-3-O-glucoside) ở môi 046/01309s18 41v): 07078 13

Hình 1.10: Sơ đồ phân loại enzim armylase .- + 2 252 S2 +x+Exczcverxrerred 15 Hình 1.11: Sơ đồ phân loại enzim amyÌasSe + - 222 2+2 +EEE£E£EEz+z£zzzzcsee, 16

Hinh 1.12: Quy trinh san xuat rou Ga0 ooeeeccccssessessesseseesessessessesscsessessessssssessesseees 21 Hinh 1.13: Quy trinh san xudt rutou khoai mio esecesesecsesessestsesesessesesseees 22

Hinh 1.14: Quy trinh san xuat rrqu NgO weeeccscssccsescesssesessesssssessesesstssessssssessesseees 22

Hình 2.1 : Sơ đồ chuẩn bi bét khoai va x6i KhOai en ees sessesesseeeeseeeeseeeseseesnseesees 27 Hinh 2.2 : Gian d6 RVU co ban cia tinh bOt sesessssessssessseeecseteesseecseensneteeneenee 29

Hình 2.3: Sơ đồ phân tích sơ bộ hóa thực vật -. - 2 25+ s2 xxx +szzzcsee, 31

Hình 2.4: Sơ đồ chiết anthocyanin với dung môi chiết — cồn 96 - 32 Hình 2.5: Hình phỗ anthocyanin theo pH . 2-2 2 2 E++z+E£EzEE+x+Ee£Ereerereee 33

Hình 2.6: Sơ đồ thiết lập công thức tính hàm lượng anthocyanin 34 Hình 2.7: Phản ứng bắt gốc tự do của DPPH 2© 2© z£E2EEz+z£zzzzcxee, 37

Hình 2.8: Quy trình đo độ rượu của dung địch .- - 5 Ăc s1 sssssseeses 38 Hình 2.9: Sơ đồ khảo sát quá trình lên men - 2 2 2 s++z+E£Ez£E+x+Ezzxreerereee 39 Hình 3.1: Khoai lang tím Nhật Vĩnh Long, khoai lang tím Nhật Đà Lạt 45 Hình 3.2: Sơ đồ chuẩn bị bột và xôi khoai I - 46 Hình 3.3: Giản đồ RVU và bảng kết quả các thông số của giản đồ RVU 48

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn độ nhớt đỉnh, độ nhớt ôn định và độ nhớt cuối của hai

loai khoai lang tim Nhat 49 Hinh 3.5: So dé phân tich so b6 hda thurc Vat cece ecescecsesseccesseeeeeeseecessseeeeeseees 50 Hình 3.6: Sơ đồ chiết tach anthocyanin o c.tccecsceescesessscecesesesseseestsesseseeecssnesesen 52 Hình 3.7:Biểu diễn hàm lượng anthocyanin và giá trị phần trăm ức chế gốc tự đo 53

Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn kết quả tính ICsọ, + 5© 6 22522 EE+££Szcxeceeveở 54 Hình 3.9: Đồ thị Biểu điễn hàm lượng anthocyanin và EtOH (%) thu được 55 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin (%) và hàm lượng cồn tuyệt đối

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin (%) và hàm lượng côn tuyệt đối

(%) khao ng 60 Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi anthocyanin theo ngày lên men với các tỉ lệ nước chan so với xôi khoai quy khô khác nhau . - <5 55+ <<<+ 63 Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cồn tuyệt đối theo ngày lên men với các

tỉ lệ nước chan khác nhau + + + E2 S2 E2393383535353333510515 5 31s ve see 64 Hình 3.15: Sơ đồ lên men + - 2© < Sẻ EE£EEEEEEEEEEEEE 3E E131 312121 2.0, 67 Hình 3.16: Sản phẩm rượu khoai lang 5-5 < s2 EESEvzEEEEeEEcEerxrkreerereee 67

CHUONG I TONG QUAN

1.1Téng quan về khoai langt'?”23536371

1.1.1 Giới thiệu chung về khoai lang

Khoai lang là cây lương thực quan trọng được trồng rộng rãi ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới như: Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ La Tinh Ở Việt Nam, khoai lang là cây lương thực truyền thống đứng thứ ba sau lúa, ngô và đứng thứ hai

về giá trị kinh tế sau khoai tây

Khoai lang co tén khoa hoc 1a (Ipomoea batatas [Lam]), thudc loài thảo dạng dây leo sống lâu năm.”

Lá mọc so le hình tim hay xẻ thùy

Hoa có tràng hợp và kích thước trung bình

Củ có hình dáng thon hay hơi tròn, lớp vỏ nhẫn nhụi, thịt có màu cam, tím, vàng hay trắng

Hình 1.1 Khoai lang tím và món ăn từ khoai lang Thịt khoai lang có nhiều màu sắc khác nhau Đó là điều đặc biệt của chúng Màu sắc của thịt khoai lang có nhiều ý nghĩa, mang đến giá trị dinh đưỡng cho củ

khoai lang Khoai lang tím giàu sắc tố anthocyanin, màu vàng, cam thê hiện sắc tố

của hợp chất carotenoid hay flavonoid Đây là những hợp chất có tác dụng chống

oxy hóa, ngừa ung thư hiệu quả đã được thế giới biết đến.!"??”!

Trên thế giới rất ưa chuộng khoai lang đặc biệt là khoai lang có lớp thịt có màu sắc tươi đẹp như khoai lang tím, khoai lang vàng Màu sắc của thịt khoai lang không những có lợi cho sức khỏe, mà còn góp phần làm tăng thêm sự hấp dẫn cho món ăn Thật vậy khoai lang là những món ăn quen thuộc ở nhà hàng hay lề đường của nhiều nước Ở Trung Quốc, Nhật Bản, khoai lang luộc hay nướng được bán suốt mùa đông Hay khoai lang được chế biến với một số gia vị khác được tìm thấy

ở nhà hàng tại Đài Loan, tại Hàn Quốc, một số nhà hang pizza nhu Pizza Hut va

Dominoes phuc vu mon pizza co thanh phan là khoai lang Và nhiêu nước khác trên

thê giới cũng có những món ăn được chê biên khác nhau từ khoal lang [35.37]

Bảng 1.1 Sản lượng khoai lang trên thế giới năm 2009!”

Khoai lang tím rất được ưa chuộng trên thị trường Việt Nam ngày nay là loại

khoai lang tím giống Nhật (khoai lang tím Nhật) Khoai lang tím Nhật ngọt và khi nau chín để bóc vỏ Lớp thịt màu tím thẫm là anthocyanin Củ khoai lang giàu carbonhydrate cung cấp năng lượng, ngoài ra nó còn bố sung một số nguyên tố vi lượng và một số it vitamine cần thiết cho cơ thể Khoai lang là loại thực phẩm giàu cacbonhydrate, ngoài tinh bột khoai lang còn chứa chất xơ, đường tốt cho sức khỏe

Năng lượng được cung cấp từ 100g khoai lang là 360Kj

Bảng 1.2 Thành phần hóa học trung bình của khoai lang”

1.1.2 Các công trình nghiên cứu về khoai lang tím

Trên thế giới, khoai lang được biết đến là thực phẩm chứa anthocyanin Trên lĩnh vực thực phẩm khoai lang tím chưa thật sự có một nghiên cứu nào sâu sắc về anthocyanin Sản phẩm rượu vang khoai lang tím chưa có mặt trên thị trường thế gidi

Trong nuéc, khoai lang tím là loại ngủ cốc được đánh giá cao bởi màu sắc tím

tự nhién cua anthocyanin, no vuot trội hơn hắn tất cả các loại ngủ cốc thông thường

về phương diện này Trên ý tưởng đưa màu sắc hấp dẫn ấy vào sản phẩm thực

phẩm, sinh viên Hồ Thanh Sang — khóa 32 - bộ môn công nghệ thực phẩm thuộc khoa nông nghiệp và sinh học ứng dụng - Trường Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu

lên men rượu khoai lang tím Nhật và sản phẩm rượu khoai với màu sắc tím đẹp đã mang lại giải nhì sáng tạo cho sinh vién nay nam 2010 Tuy nhién anthocyanin trong khoai lang chưa được tìm hiểu đầy đủ Đồng thời, hàm lượng anthocyanin cũng như khả năng kháng oxy hóa của chúng hoàn toàn không được nhắc đến

1.2 Tổng quan về tỉnh bột

Trong quá trình lên men tính bột được thủy phân tạo đường và đường được nắm men sử dụng trong công đoạn đường hóa Trong các loại ngủ cốc cũng như

khoai lang tỉnh bột chiếm hàm lượng khá cao Vì vậy tỉnh bột là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến quá trình lên men cũng như hiệu suất thu côn

1.2.1 Giới thiệu về tỉnh bột“6”!°

Tỉnh bột là sản phẩm quang hợp của cây xanh Trong tế bào thực vật hạt lap tổng hợp tinh bột từ các glucoside hòa tan Tĩnh bột được giữ lại trong các bộ phận của cây như củ, rễ, quả, hạt, thân với hàm lượng từ 2 — 70%, trong lá thường không quá 1 — 2% Tinh bột ở đưới dạng hạt có cấu trúc, kích thướt, hình đáng khác nhau phụ thuộc vào giống cây và điều kiện trồng trọt

Tinh bột là loại polysaccharide khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị ølucose được nối với nhau bởi các liên kết øz - glucoside, có công thức hóa học là

(CeH¡zO¿)„, ở đây n có thé từ vài trăm đến hơn 1 triệu Nó bao gồm hai

polysaccharide khác nhau là: amylose và amylopectin Thông thường tỉ lệ amylose

1.2.1.1 Thanh phan cấu trúc của amylose° 3H

Amylose là loại mạch thăng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucose, liên kết bởi liên kết ø -1,4 glycosidic Có hai loai amylose:

e Amylose có mức độ trùng hợp thấp (khoảng 2000) thường không có

cầu trúc bất thường và bị phân hủy hoàn toàn bởi enzyme /- amylaza

e Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, loại này có cấu trúc án ngữ đối với enzyme đ - amylaza nên chỉ bị phân hủy 60%

Trong hạt tính bột, trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa amylose thường có cấu trúc hình mạch giãn Khi thêm tác nhân kết tủa vào, amylose mới chuyển thành dạng xoắn ốc Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 don vi glucose Đường kính

của xoắn ốc là 12.97A°, chiều cao của vòng xoắn ốc là 7.91A° Các nhóm hydroxyl

của các gốc glucose được bồ trí ở phía ngoài xoăn ốc, bên trong là các nhóm C-H

Amylose

Hình 1.2 Cấu trúc của Amylose

1.1.2.2 Thành phần cấu trúc của amylopectin°°°"

Amylopectin là polymer mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết œ-1,4

glucoside còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên két a-1,6 glucoside

1.2.2 Tinh chat cia tinh bot?*””!

1.2.2.1 Tinh chat vat ly

Đồ tan của tỉnh bột

Amylose mới tách từ tinh bột có độ hòa tan cao hơn nhưng không bền nên nhanh chóng bị thoái hóa nên không hòa tan trong nước Amylopectin khó tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ tan trong nước nóng

Tỉnh bột bị kết tủa trong côn, vì vậy côn là tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu

hồi tỉnh bột

Tĩnh trương nở của tỉnh bột

Khi ngâm tỉnh bột vào trong nước thì thể tích hạt tăng đo sự hấp phụ nước, làm cho hạt tinh bột trương phông lên Hiện tượng này gọi là sự trương nở của hạt tinh bột Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tỉnh bột khi ngâm vào nước

như tỉnh bột bắp (9.1%), tỉnh bột khoai tây (12.7%), tỉnh bột sắn (28.4%)

Số - (ai, \ Đề”) ll

Hình 1.4 Sự trương nở của tỉnh bột

Tính chất hồ hóa của tỉnh bột

Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyên tỉnh bột từ trạng thái ban đầu có mức oxy hóa

khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa

Phần lớn tỉnh bột bị hồ hóa khi nẫu và các biến đổi hóa lý khi hồ hóa như sau:

hạt tinh bột trương lên, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thắng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel Tinh bột biéu hién tính ái nước do sự tồn tại của nhóm -OH trong cấu tạo của amylose va amylopectin Khi gia nhiệt, sự phân tán của những hạt tinh bột sẽ làm yếu liên kết hydro nội phần

tử giữa các mạch polymer và kết quá là hạt tinh bột sẽ trương nở Sự trương nở này

là sự bắt đầu mạnh mẽ của hiện tượng tạo gel

Tuy nhiên, nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ

nhất định Các điều kiện phụ thuộc nhiệt độ hồ hóa như: nguồn gốc của tỉnh bột,

kích thước hạt, pH mà nhiệt độ phá vỡ cầu trúc và trương nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn

Độ nhớt của hồ tỉnh bột

Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất

lượng của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo Phân tử tỉnh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính và có độ nhớt cao hơn Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tỉnh bột là đường

kính biểu kiến của các phân tử hoặc các hạt phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cẫu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử Néng độ tinh bột,

pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho

tương tác của các phân tử tinh bột thay đổi, do đó làm thay đổi độ nhớt của dung

dich tinh bột

Kha nang tao gel và sự thoái hóa gel

Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột và có trúc mạng ba chiều Để tạo

duoc gel thi dung dich tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa

để chuyên tỉnh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó để nguội ở trạng thái yên tĩnh Trong gel tính bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucoside hoặc gián tiếp qua các phân tử nước

Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ thoát

ra, gọi là sự thoái hóa Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi sau đó cho tan gia

Tỉnh hấp phụ của tỉnh bột

Hạt tỉnh bột có cầu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với chất bị hấp phụ thì bề mặt trong và ngoài của tỉnh bột đều tham dự Chất hấp phụ trên tỉnh bột không chỉ hấp thụ trên bề mặt tinh bột mà còn hấp phụ bên trong hạt tính bột, do đó cần cung cấp

sự cân bằng ồn định để hấp phụ tích cực

Tinh bột được sử dụng để hấp phụ chất lỏng, quyết định độ âm của sản phẩm

Vì vậy trong quá trình bảo quản, sẫy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chat này Các ion liên kết với tỉnh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của tỉnh bột Khả năng hấp phụ của các loại tinh bột phụ thuộc vào cầu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng Và những chất khác như chất nhày, chất có

độ nhớt cao cũng được hấp phụ trên tinh bột

Khả năng hấp phụ nước và khả năng hòa tan của tỉnh bột

Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép

điều chỉnh được tỉ lệ dung dịch tỉnh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình sản

xuất công nghiệp, nó còn có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sẫy và chế biến thủy nhiệt Rất nhiều tính chất chức năng của tỉnh bột phụ thuộc vào tương tác của tỉnh bột và nước (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng) Ngoài ra, nó cũng là

cơ sở đề lựa chọn tỉnh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể Ví dụ: Để sản xuất các sản phẩm nước uống hòa tan như cà phê, trà hòa tan thì nên chọn tinh bột biến hình nào có độ hòa tan cao nhất

1.2.2.2 Tính chất hóa học đặc trưng của tỉnh bột?”

Phản ứng thủy phân

Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucose bằng acid hoặc bằng enzyme Acid có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa, còn enzyme chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa Một số enzyme thường dung 1a a- amylaza, B- amylaza Acid va enzyme đều thủy phân các phân tử tỉnh bột bằng cách thủy phan lién két a-D (1,4) glycoside Dac

trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường

và tạo thành các nhóm carboxyl Quá trình oxy hóa thay đôi tùy thuộc vào tác nhân

oxy hóa và điều kiện tiến hành phản ứng Quá trình oxy hóa tỉnh bột trong môi

trường kiềm bằng hypocloride là một trong những phản ứng dùng tạo ra nhóm carboxyl trên tinh bột và một số lượng nhóm carbonyl Quá trình này còn làm giảm

chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan trong nước, đặc biệt trong môi trường loãng

Phản ứng tạo phức

Phản ứng rất đặc trưng của tỉnh bột là phản ứng với iod Khi tương tác với iod, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Để phản ứng được thì các phân tử

amylose phải có đạng xoắn ốc để hình thành đường xoăn ốc đơn của amylose bao

quanh phân tử iod Các đextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iod

vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh Acid và một số muối nhu KI,

Na SO, tăng cường độ phản ứng

Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iod, tương ứng với một vòng xoăn một phân tử iod Amylopectin tương tác với iod cho màu nâu tím Về bản chất phản ứng màu với iod là hình thành nên hợp chất hấp thụ

Ngoài khả năng tạo phức với iod, amylose con có khả năng tạo phức với nhiêu

chât hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm, phenol, các ceton phân tử lượng thấp

1.3 Tổng quan về anthocyanin

1.3.1 Giới thiệu về anthocyanin !“Š#°“4“'

Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên, thuộc hợp chất flavonoid có màu đỏ, đỏ tía, xanh hiện diện trong một SỐ rau quả như: quả dâu ta, bắp cải tím, lá tía tô, trà đỏ, vỏ nho, vỏ cà tím Ngoài việc cho màu sắc đẹp, an toàn, anthocyanin còn có những hoạt tính sinh học tốt đối với con người Anthocyanin có khả năng

giúp cơ thể chống và chữa một số bệnh như: chống ung thư, chống oxy hóa, chống tia tử ngoại và chống viêm, chống bệnh viêm kết dạ dày.!”””

Anthocyanin là những glucosid do gốc đường glucose, glactose kết hợp với lớp aglycon có màu (anthocyanidin) Aglycon có cấu trúc cơ bản gồm các gốc đường thường được gắn vào vị trí 3,5 còn vị trí 7 thì rất ít Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycosid, ở vị trí 3, 5 gọi là diplycosid Các aglycon của anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vòa vị trí R¡ và R¿, thường là

H, OH, OCH; '”*”!

Hình 1.7 Cấu trúc cơ bản của aglycon của anthocyanin

Hiện nay trên thế giới đã phân lập được khoảng 540 anthocyanin, 90% trong

số đó cầu tạo từ 6 anthocyanidin phố biến sau: pelargonidin (Pg) (18%), cyanidin (Cy) (30%), delphinidin (Dp)(22%), 20% con lại là petunidin (Pt),malvidin(Mv)va peonidin (Pn)! 7°77

Petunidin OMe OH 508 nm / red

Hình 1.8 Bảng 6 nhóm anthocyanin phé bién trong ty nhién

Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân

cực nên tan tốt trong dung môi phân cực Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong

vùng nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510 — 540nm Độ hấp thụ là

yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH

của dung địch, nồng độ của anthocyanin

pH thuộc vùng acid mạnh độ hấp thụ lớn và nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh

1.3.2 Các yêu tô ảnh hưởng đến độ bên màu của

anthocyanin8°^2"

Màu sắc của anthocyanin phu thuộc vào pH, nhiệt độ, anh sang, cac chất màu tạp và yếu tố khác Tuy nhiên sự thay đổi màu sắc anthocyanin thấy rỏ nhất với sự thay đổi của pH môi trường

Ảnh hưởng của nhiệt độ?!

Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự 6n dinh mau anthocyanins trong quá trình chế biến Theo nghiên cứu ở nhiệt độ 60°C chất màu bắt đầu bị hủy Nhiệt độ càng cao thì chất màu bị phá hủy càng mạnh Do đó, khi sấy sản phẩm với anthocyanin ở nhiệt

độ lớn hơn 100°C chất màu bị phá hủy mạnh Nếu trong môi trường có thêm oxy thì

sự phân hủy anthocyanin diễn ra càng mạnh

Ảnh hưởng của pHÍ””5?7I

Những chất màu tan trong nước, đặc biệt là sự biến đổi màu anthocyanin có liên quan đến sự biến đổi pH Anthocyanin hầu như không ổn định ở pH thấp và bị phá hủy ở pH cao hơn dưới sự hiện diện của oxy

Tùy thuộc vào pH môi trường mà anthocyanin sẽ tồn tại ở 5 đạng khác nhau: cation flavylium (đỏ), carbinol base (không màu), chalcone (vàng), quinonoidal base (tím) và anion quinonoidal base (xanh)

Hình 1.9 Cấu trúc chuyên hóa của anthocyanin (cyanindin-3-O-glucoside) ở

môi trường pH khác nhau

Ảnh hưởng của ánh sáng”)

Các sản phẩm màu anthocyanin không ổn định trước ánh sáng Sản phẩm có hai nối điglycoside được acyl hóa, methyl hóa tạo thành những anthocyanin ôn định

nhất đối với ánh sáng

1.3.3 Ưng dụng của anthocyanin”$°"

Anthocyanin có tác dụng chống oxy hóa, chống ung thư, chống tia tử ngoại và chống viêm Có thể cắt được cơn đau tim và ngăn cản sự tạo thành các cục máu đông trong lòng mạch máu, là nguyên nhân dẫn tới tắt mạch gây tai biến mạch máu

não và những cơn nhôi máu cơ tim đột ngột

Anthocyanin có thể làm chậm sự phát triển của tế bảo ung thư ruột kết trong các thử nghiệm tại phòng thí nghiệm hoặc trên động vật

Anthocyanin được xem như là chất màu bố sung vào thực phẩm với mục đích khôi phục lại màu sắc đã bị mất trong quá trình bảo quản Anthocyanin còn điều chỉnh màu sắc của sản phẩm khi mảu sắc tự nhiên không đủ để thể hiện màu sắc cho sản phẩm Ngoài ra, chất màu này còn làm đồng nhất màu thực phẩm, làm cho sản phẩm có màu sắc hấp dẫn đối với người tiêu dùng

Anthocyanin được sử dụng để tạo màu cho các sản phẩm trong công nghiệp bánh kẹo, sản xuất kem, sản xuất các đồ uống nhẹ cũng như các đồ uống có cồn như rượu vodka, rượu vang

1.4 Tông quan về Rượu

1.4.1 Giới thiệu chung về enzim amylase?!1!2141

Enzyme đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn đường hóa Ezyme phân cắt mạch polymer của tinh bột thành các đơn phân đường glucocid Nằm men tiếp tục phân hủy đường cho ra rượu etylic Vì vậy enzyme có trong men ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm

Trong thiên nhiên vi sinh vật là nguồn thu các chế phẩm enzyme amylase chủ

yếu Nhiều loại vi sinh vật có khả năng tổng hợp các enzyme amylase được biết

đến Chăng hạn loài Aspergilwss (Asp) có 34 loài sinh œ- amylase với lượng đáng

kế Vi sinh vật tao amylase được dùng nhiều hon cả là nắm sợi Giống nắm sợi Aspergiluss, Rhizopus

Amylase là hệ enzyme thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết glucoside nội phân tử trong polisacchride với sự tham gia của nước Amylase thủy phân tỉnh bột, dextrin, glycogen thành các dextrin mạch ngăn, maltose và sau cùng là glucose Trong các loại men thì có 3 loại men là có ý nghĩa lớn cho sự lên men làm rượu: men ơ -amylase, B-amylase, Glucoamylase

Dựa theo tính chất và cơ chế tác dụng lên mạch tỉnh bột người ta xếp enzyme amylase thành hai nhóm là endoamylase (enzyme nội phân) và exoamylase (enzyme ngoại phân)

Endoamylase (enzyme nội phân): là các enzyme thủy phân các liên kết bên trong chudi polysaccharide La nhóm khử nhánh gồm: a -amylase, pullulanase và

tranglucosidase va amylase 1,6-glucosidase

Exoamylase (enzyme ngoại phân): gồm cé B-amylase va glucoamylase Day 1a những enzyme thủy phân tỉnh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide

Trong đó, Enzyme œ-amylase thuộc nhóm enzyme nội phân có tác dụng phân cắt các liên kết a-1,4- glucoside nam ở bên trong phân tử cơ chất (tỉnh bột,

ølycogen, ) và sản phẩm tạo thành là dextrin phân tử thấp, sau đó các dextrin này tiếp tục bi thủy phân để tạo thành maltose và glucose Dưới tác dụng của enzyme ơ- amylase, amylose bị phân giải khá nhanh tạo thành oligosaccharide gồm 6-7 gốc

ølucose, sau đó các mạch này bị phân cắt dần và bị phân giải chậm đến maltose Sự thủy phân sẽ xảy ra nhanh khi tinh bột được hỗ hóa Ngoài ra a-amylase còn có khả năng thủy phân cả hạt tinh bột nguyên vẹn Vai trò cơ bản của œ-amylase trong sản xuất rượu là làm dịch hóa nhanh ở giai doan nấu và cả ø1a1 đoạn của sự đường hóa, dextrin hoa và tích tụ đường

Enzyme khit nhanh a -amylase

glucosidase

Hinh 1.10 So dé phan loai enzim amylase

8 -amylase là một exoenzyme xúc tác thủy phân liên kết œ-1,4- glucoside trong tinh bột, glycogen, polysaccharide Enzyme này phân cắt tuần tự từ đầu không khử polymer, cho ra san phẩm đường -maltose 0-amylase chỉ phố biến trong các hạt của thực vật bậc cao và trong khoai lang -amylase phân giải hoàn toàn amylose thành maltose nhưng sự thủy phân sẽ không xảy ra hoàn toàn đối với amylopectin Khi gặp liên kết ơ -1,4- glucoside đứng kế cận liên kết œ-1,6- glucose thì B-amylase

ngưng tác dụng (phản ứng sẽ đừng ở điểm phân nhánh).Phần sacchride còn lại là

dextrin phân tử lớn có chứa nhiều liên kết œ -1,6-glucoside

Glucoamylase (Glucan 1,4- a- glucosidase; amyloglucoside; exo -1,4-a - glucosidase; glucoamylase, 1,4-a -glucan glucohydrolase) Glucoamylase 1a enzyme ngoại phân (exoenzyme) nó thủy phan polysaccharide tir dau phân tử để tạo ra ølucose Glucoamylase thủy phân liên kết ơ -1,4 -glucan trong polysaccharide, tách tuần tự từng glucose một từ đầu phân tử của mạch polymer, tạo thành đường glucose, lién két 1,6-glucoside cũng bị thủy phân nhưng chậm hơn khoảng 30 lần Enzyme nay có thể xúc tác thủy phân 98% tinh bột thành glucose Chúng không thủy phân các dextrin vòng Khi thủy phân tỉnh bột cùng với glucose còn có thể tạo thành các œ-oligosaccharide Ngoài ra các liên kết a-1,4 va a-1,6 glucoside,

ølucoamylase còn có khả năng thủy phân các liên kết ơ -1,2 và ơ -1,3 glucoside nữa

o-amylase | Dextrin + Oligosacchande

Amylase phan cat a-1,4-glucoside Amylase phan cat o-1,6-glucoside

Hình 1.11 Cơ chế phân cắt liên kết ơ -1,4 -và a -1,6-glycoside cia amylase

1.4.2 Khái quát quá trình lên men rượuf1:!11213/141517.18.19

Lên men rượu là một quá trình trao đôi chất nhờ tác dụng của các enzyme tương ứng gọi là chất xúc tác sinh học ( được sinh ra từ sự trao đối chất để duy trì

sự sống của nắm men) Tùy theo sản phẩm tích tựu sau quá trình lên men người ta

chia làm nhiều kiểu lên men khác nhau Tuy nhiên có hai hình thức lên men chính:

lên men hiếu khí và lên men yếm khí

Lên men yếm khí: là sự phân hủy đường không có sự hiện điện của oxy như quá trình lên men lactic, lên men rượu

Lên men hiêu khí: là sự phân hủy đường có sự hiện diện của oxy như quá trình lên men acid acetIc, c1tric

Một cách tông quát lên men rượu, bia điều là quá trình lên men yếm khí với

sự có mặt của nắm men Nắm men chuyên hóa đường thành rượu etylic và CO¿

Trong quá trình lên men rượu người ta chia làm hai thời kì chính: thời kì phát triển

sinh khối và thời kì lên men chuyển đường thành rượu

Thời kì phát triên sinh khôi: giai đoạn này với sự có mặt của oxy tê bào nầm

men sinh san, gia tang kích thướt và sô lượng nầm men

Thời kì lên men chuyển đường thành rượu: giai đoạn này nắm men hấp thụ các chất dinh dưỡng và sử dụng các enzyme sẵn có của mình để thực hiện xúc tác sinh hóa trong quá trình trao đối chất dé duy trì sự sống tạo thành rượu và CO¿

1.4.3 Cac yêu tô ảnh hướng đên tôc độ phản ứng của

11,12,13,14,15,17,18,19 enzyme!

1.4.3.1 Ảnh hưởng của nông độ đường

Nắm men chỉ có khả năng lên men đường thành rượu trong khoảng nông độ thích hợp từ 10 — 22% theo độ Brix, nồng độ đường quá cao sẽ ức chế nắm men và khả năng lên men rượu giảm khi nông độ đường tổng từ 30 — 35% theo độ Brix Bên cạnh đó nồng độ đường thấp cũng ảnh hưởng đến năng lực lên men

14.3.2 Ảnh hưởng của nông độ enzyme

Nhìn chung, trong điều kiện thừa cơ chất, tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nông độ enzyme

1.4.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Ban chất của enzyme là protein nên nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của nó Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng, tuy nhiên tốc độ phản ứng chỉ tăng theo nhiệt độ trong một giới hạn xác định khi mà ở đó cầu trúc của protein chưa bị phá vỡ Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng enzyme sẽ giảm và làm vô hoạt enzyme Nhiệt độ tăng làm gia tăng cơ hội phá vỡ các liên kết phi cộng hóa trị (liên kết hydro, tương tác Van đer Waals ), ảnh hưởng đến cấu trúc không gian ba chiều, đẫn đến việc làm biến tính enzyme Khi đó enzyme không có khả năng phục hồi lại hoạt tính Nhiệt độ tối ưu của một số enzyme phụ thuộc rất nhiều vào sự có

mặt của cơ chất, kim loại, pH và các chất bảo vệ Thường sử dụng nhiệt độ đề điều khiển hoạt động của enzyme và tốc độ phản ứng

1.4.3.4 Ảnh hướng của pH

Hoạt độ của enzyme phụ thuộc rõ rệt vào pH của môi trường

Mỗi một enzyme đều có một thông số pH tối ưu Các thay đỗi nhỏ xung quanh

pH tối ưu sẽ làm giảm hoạt tính enzyme do thay đổi sự ion hóa các nhóm tại trung tâm hoạt động của enzyme Các thay đổi lớn của pH làm biến tính protein của enzyme, do sự can thiệp vào các liên kết phi cộng hóa trị giữ vai trò ôn định cấu trúc không gian của enzyme

Tôc độ phản ứng enzyme sẽ tăng dân đên giá trị cực đại và sau đó giảm dân

Đa sô các enzyme bên trong giới hạn pH (5,0 — 9,0) Độ bên của enzyme có thê tăng

^ ‘oy, ự A A 1X a A 2

lên khi có các yêu tô làm bên nhu co chat, Ca”

1.4.3.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa

Các chất hoạt hóa là các chất có tác dụng làm cho enzyme từ trạng thái

không hoạt động hoặc hoạt động yếu trở nên mạnh hơn Các chất hoạt hóa có thể làm tăng hoạt độ enzyme một cách trực tiếp hoặc gián tiếp

Các chất hoạt hóa gián tiếp: là chất hoạt hóa làm tăng khả năng tốc độ phản ứng enzyme bằng cách loại trừ chất kìm hãm khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc tham gia phản ứng nhưng không tác dụng trực tiếp với phân tử enzyme

Các chất hoạt hóa trực tiếp: thường không tác dụng vào trung tâm hoạt động của enzyme hoặc làm biến đổi cẫu hình không gian của enzyme theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác

Các chất hoạt hóa có thể các ion kim loại như: Na”, K*, Mg”, Zn”', Mn”, Fe”' , và các anion nhu: CI, Br,I, NOz,CIOx, SO/7

1.4.3.6 Ảnh hưởng của các chất kìm hãm

Hoạt độ của enzyme có thể bị kìm hãm dưới tác dụng của một số ion kim loại, các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau Các chất này có thé kìm hãm thuận nghịch hay không thuận nghịch

Nhóm các chất kìm hãm cạnh tranh là các chất kìm hãm cạnh tranh thường

có cầu trúc không gian tương tự như câu của cơ chất Các chất này thường kết hợp

vào trung tâm hoạt động của enzyme, chiếm hoàn toàn hay một phần chỗ kết hợp của cơ chất tạo thành phức chất không có khả năng tham gia phản ứng xúc tác Do

đó cơ chất mất khả năng tương tác, làm cho tốc độ phản ứng không tăng

Nhóm các chất kìm hãm không cạnh tranh: Các chất này kết hợp với phân tử enzyme ở chỗ khác với trung tâm hoạt động, làm thay đổi dạng không gian của

phân tử enzyme theo hướng không có lợi cho hoạt động xúc tác của nó, do đó làm giảm tốc độ phản ứng Sau khi kết hợp với chất kìm hãm không cạnh tranh, enzyme

vẫn có thê tiếp tục kết hợp với cơ chất tạo thành phức chất enzyme — chất kìm hãm

không canh tranh cơ chất

1.4.4 Nắm mốc và nắm men trong men!*">!

> Các loại nấm mốc thường gặp trong men rượu

Trong bánh men thấy nhiều loài nấm mốc phát triển thuộc Aspergillus

Penicillium, Mucor, Rhizopus phat trién nhiều hơn cả Loài Mucor, đặc biệt là

Mucor rouxi có nhiều đặc tính quý như khả năng chịu nhiệt cao 32 — 35°C, chúng

vừa có khả năng đường hóa vừa có khả năng rượu hóa Ngoài ra còn nhiều nam men dại khác

Vai trò của nắm mốc trong men rượu: nấm mốc có khả năng sinh ra các enzyme amylase, dac biét la a- amylase va amyloglucosidase co kha nang thuy phan tinh bột ra đường chủ yếu là glucose Nguồn tỉnh bột ban đầu được hồ hóa bằng cách nấu hay hấp, sau đó lỏng hóa bằng œ- amylase, đường hóa bằng amyloglucosidase

> Các loại nắm men thường gặp trong men rượu

Trong mỗi gam bánh men có từ vài chục triệu đên vải trăm triệu tê bào nầm men Chúng gỗôm hai chi khác nhau: endomycopsis (chu yéu 1a endo fibuligenes) va sacchrormyces (chủ yêu là sacchromyces cervisiae)

Endofibuligenes: là loại nằm men rat gidu enzyme amylase, glucoamylase, do

đó chúng vừa có khả năng đường hóa vừa có khả năng rượu hóa

Sacchromyces cervisiae: có khả năng lên men nhiều loại đường khác nhau như

glucose, sacarose, maltose, frutose, rafinose, øgalactose Chúng có khả năng lên men

ở nhiệt độ cao (36 + 40°C), chúng có khả năng chịu được độ axit Đặc biệt chúng có kha năng chịu được thuốc sát trùng Na;SiF¿ với nồng độ 0,02 + 0,25% Đặc điểm

này rất thuận lợi cho lên men khi cần sử dụng thuốc sát trùng Đặc điểm quan trọng

hơn hết là có khả năng lên men nhiều loại nguyên liệu khác nhau như gạo, ngô, khoai, sẵn, với lượng đường trong dung dịch từ 12 + 14% có khi 16 + 18% Nông

độ rượu trong dung dịch lên men 10 + 129% Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 +

32°C

Ngoài hai chỉ nắm cơ bản trên, trong bánh men rượu: còn thấy nhiều loại nắm mem đại khác, chúng vừa có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng chuyển đường thành rượu, tuy sự chuyển hóa này thấp Điều đặc biệt là các loại nắm men dại này chịu nhiệt rất cao, có khi tới 60 + 65C và chịu được chất sát trùng nồng độ

phụ này tùy thuộc nhiều vào các đòng nắm men và điều kiện lên men, chúng góp

phần quan trọng tạo nên hương vị đặc trưng cho rượu

1.4.5 Một số quy trình lên men rượu từ các nguồn nguyên

liệu khác.!15!#!

Quy trình sản xuát rượu gạo

Le, ee Tron banh men

Gao H6 hoa ——»bDé nguér—>_ thuốc bắc

|

Đường hóa

Ruou gao<——Chung cat <——_ và rượu hóa

Hình 1.12 Quy trình sản xuất rượu Gạo

Thuyết minh qui trình

Hồ hóa: gạo nguyên liệu được ngâm nhằm rửa sạch chất bân bám bên ngoài hạt, đồng thời làm cho hạt gạo mềm, trương nở giúp dễ đàng cho quá trình nấu Sau khi để ráo, gạo được cho vao nồi, thêm nước và nấu chín Lượng nước cho vào được tính toán sao cho cơm sau khi nấu không quá nhão cũng không bị sống Tỉ lệ gạo nước khoảng 1:1 theo thể tích

Làm nguội: Cơm sau khi nẫu chín được trải đều trên một bề mặt phẳng để làm nguội xuống nhiệt độ thích hợp cho việc trộn bánh men rượu Nhiệt độ cơm cao sẽ làm nẫm men khó hoạt động Bánh men rượu được trộn vào bằng cách bóp nhỏ, rắc đều lên bề mặt lớp cơm với tỷ lệ thích hợp tùy theo hướng dẫn trên từng loại men Sau đó cho tất cả vào khạp lớn, đậy nắp dé bat dau quả trình lên men rượu

Đường hóa và rượu hóa: Lên men rượu gồm hai quá trình lên men hiếu khí

và yếm khí điễn ra rất phức tạp, bao gồm các quá trình sinh hóa học và các quá trình

vi sinh vật Trước tiên là quá trình tăng sinh khối nắm men, quá trình đường hóa có

sự phân cắt tính bột thành đường nhờ men amylase và glucoamylase trong nắm mốc Đường vừa tạo ra trở thành thức ăn để nắm men thực hiện quá trình lên men

rượu

Chưng cất: Khi quá trình lên men kết thúc, tiến hành chưng cất để thu được

rượu thành phẩm Quá trình chưng cất rượu nhằm tách hỗn hợp rượu và nước có nhiệt độ sôi khác nhau Ở áp suất thường, rượu sôi và bốc hơi ở 78C, còn nước là 100°C Dung địch rượu thu được trong suốt có mùi thơm đặc trưng và nồng độ rượu

sẽ giảm dần theo thời gian chưng cất Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà có thể

tiễn hành pha trộn các loại rượu thu được ở các khoảng thời gian chưng cất khác nhau để tạo ra rượu có nồng độ cao thấp khác nhau

Quy trình sản xuát rượu khoai mỉ

Nguyên liệu ——> Nghién nhho ——> Nau, dich héa

Thành phẩm ———> Nhập kho

Nam men

Hình 1.13 Quy trình sản xuất rượu khoai mì

Thuyết minh qui trình

Các bước thực hiện tương tự như quy trình sản xuất rượu gạo Tuy nhiên có

một số điểm khác biệt

Nghiền nhỏ: giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa nẫm men và cơ chất Thúc đây

quá trình lên men, giúp cơ chất được tận dụng triệt để có thể Đồng thời nghiền nhỏ

giúp quá trình hồ hóa dễ đàng và rút ngắn thời gian hồ hóa

Quy trình sản xuát rượu ngô

Hình 1.14 Quy trình sản xuất rượu Ngô

Thuyết minh qui trình

Các công đoạn lên men cũng giống như quy trình trước nhưng chú ý

Ngâm và làm sạch: Cho nguyên liệu thô từ những chiếc thùng chuyên dụng

ra để làm sạch với thời gian dài vừa đủ để loại bỏ hết các chất bân Dưới sự tác động của một số chất từ bên ngoải sẽ làm cho nguyên liệu thô trở nên mềm hơn Thời gian cần thiết là từ 3-6 gid tuỳ thuộc vào nhiệt độ và độ âm của nơi mua

nguyên liệu thô được bảo quản

CHUONG 2

PHUONG PHAP NGHIEN CUU

2.1 Mục đích và nội dung nghiên cứu

2.1.1 Mục đích

Từ ngày xa xưa, rượu là thức uống quen thuộc trong cuộc sống của ông cha ta Rượu được dâng lên thần linh trong những buổi cúng tế Rượu là thức uống không thé thiếu trong những ngày lễ, tết Trong các buổi tiệc, dù là vui hay buôn, lớn hay nhỏ cũng không thiếu được loại thức uống này Ngày nay, trên thị trường xuất hiện hàng loạt các mặt hàng rượu với nhiều hương vị khác nhau như rượu đề, rượu Xuân

Thạnh, rượu Bồ Đá, rượu phú lễ Theo xu hướng hiện nay, rượu được dùng với lượng vừa phải trong bữa ăn có độ cồn thấp hay trung bình và chứa thành phần có

lợi cho sức khỏe Loại rượu này thường được lên men từ các loại trái cây như nho,

sơ ri, mận và không qua chưng cất Nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn và tạo thêm nét mới cho sản phẩm rượu vang Với ý tưởng tận dụng màu sắc tím tự nhiên của anthocyanin có trong khoai lang tím vào sản phẩm rượu Bên cạnh đó, được biết anthocyanin là hợp chất thiên nhiên có hoạt tính Vì vậy, đề tài này thực hiện khảo sát tính chất trong đó có đánh giá hoạt tính của anthocyanin và khả năng

lên men của khoai lang tím Đồng thời, khảo sát một vài thông số quan trọng của quá trình lên men rượu khoa! lang tim

2.1.2 Nội dung nghiên cứu

a) Chuẩn bị nguyên liệu

Chuẩn bị bột và xôi khoai lang tím Nhật

b) Đánh giá nguyên liệu

Đánh giá cảm quan bột và xôi khoai lang tím Nhật

Đánh giá chỉ tiêu lý hóa của nguyên liệu thông qua giản đồ RVU

Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của cao chiết từ khoai lang tím Nhật

Đánh giá khả năng lên men rượu của khoal lang tím Nhật

c) Khảo sát một vài thông số của quá trình lên men

Khảo sát ảnh hưởng của sản phẩm men đến chất lượng rượu

Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nắm men so với xôi khoai quy khô (g/g) đến chất

2.2 Địa điểm, nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ nghiên

cứu

2.2.1 Địa điểm

Thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm hóa hữu cơ thuộc Bộ môn

Công nghệ Hóa học - Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ

Thời gian thực hiện: từ 03/01/2011 đến 15/04/2011

2.2.2 Nguyên liệu

Giống khoai lang: Khoai lang tím Nhật

Nguồn gốc: Đà Lạt (siêu thị Metro), Vĩnh Long (tại vườn ở Vĩnh Long)

Các loại hóa chất có nguồn gốc từ Trung Quốc

2.2.4 Thiết bị, dụng cụ

Máy quang pho UV-Vis dé do độ hấp thu của anthocyanin Máy do độ nhớt

Brookfield Programmable DV-II Viscometter để xác định độ nhớt của tinh bột Các dụng cụ thông thường của phòng thí nghiệm

2.3 Chuân bị và đánh giá nguyên liệu

2.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu đầu

vỏ và nghiền mịn, xôi khoai được dùng làm nguyên liệu để thực hiện các quá trình tiếp theo